Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Вращательные и колебательные спектры молекул

Читайте также:
  1. II. Молекулярный уровень
  2. II. Реакции образования молекул слабых электролитов и газообразных веществ.
  3. В слюне и желудочном соке молекула витамина соеди­няется с транспортным протеином и направляется в тонкий кишечник.
  4. В) двух слившихся листков плазмолемм глиоцита, бислой липидов, которые разделены и ограничены с обеих сторон темной линией белковых молекул,
  5. Вращательные движения
  6. Гистогенез. Детерминация и дифференцировка, молекулярно-генетические основы этих процессов.

 

При поглощении молекулой микроволнового и далекого инфракрасного (ИК) излучения (λ > 102 мкм, Е ≤ 1,2 кДж/моль) происходит возбуждение вращательных уровней энергии. Процессы периодического изменения ориентации дипольных моментов молекул изучает вращательная спектроскопия. Этим методом можно исследовать лишь молекулы, обладающие постоянным дипольным моментом (HCl). Неполярные молекулы (H2) исследовать нельзя. В настоящее время вращательные спектры практически не используются в аналитических целях. Они применяются в основном для исследования строения молекул, определения межьядерных расстояний и т. д.

При поглощении молекулой ИК-излучения в области спектра от 200–300 до 4000–5000 см–1 (Е = 3 ÷ 60 кДж/моль) происходит возбуждение колебательных уровней энергии.

Колебательная энергия молекул, как и вращательная, квантуется. Возможные значения энергии колебательных уровней дает решение уравнения Шредингера:

, (2.10)

где V – колебательное квантовое число, которое принимает значения 0, 1, 2, 3, … .

Из уравнения (2.10) следует, что колебания молекул происходят всегда. Даже при V = 0 колебательная энергия не равна нулю. Она составляет кол/2. Значит, при обычных температурах энергетическое состояние молекул характеризуется основным колебательным уровнем.

Согласно правилам отбора в таких системах разрешены переходы, отвечающие условию:

V = ± 1. (2.11)

Из уравнений (2.10, 2.11) следует, что расстояние между двумя колебательными уровнями простейшей системы постоянно и равно о. Значит, при всех разрешенных переходах система будет поглощать (излучать) только кванты энергии о, и в колебательном спектре системы будет наблюдаться одна полоса с частотой νо.

В действительности же в колебательном спектре может наблюдаться несколько спектральных линий. Причина в том, что поведение реальной молекулы описывается уравнением 2.10 лишь приближенно. В ходе колебаний межатомное расстояние не может беспредельно уменьшаться (возрастают силы отталкивания) или увеличиваться (молекула распадается). Энергия реальной молекулы зависит еще и от энергии ее диссоциации D:

. (2.12)

Энергетические уровни в реальной системе с увеличением квантового числа сближаются. Разрешенными являются переходы между любыми уровнями. Но наиболее интенсивной в спектре является первая полоса, возникающая при переходе с V = 0на V =1. Этой полосе соответствует основная (фундаментальная) частота. Остальные полосы менее интенсивны и называются обертоны.

В двухатомных молекулах колебания происходят только вдоль линии, соединяющей ядра. Этим обусловлена сравнительная простота колебательных и колебательно-вращательных спектров. Колебательными ИК-спектрами обладают только молекулы, у которых при колебании происходит изменение электрического дипольного момента (НСl, НВг и т. д.).



В многоатомной молекуле происходят колебания всех атомов. Различают валентные(с изменением длины связи) и невалентныеили деформационные (с изменением углов между связями)колебания.Колебательные спектры многоатомных молекул интерпретируют на основе учения о симметрии молекули теории групп. Они дают ценную информацию для определения молекулярных констант, изучения строения молекул, проведения качественного анализа по ИК-спектрам, но находят сравнительно малое применение для решения химико-аналитических задач.

 


Дата добавления: 2015-07-08; просмотров: 256 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: ВВЕДЕНИЕ | КЛАССИФИКАЦИЯ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИХ МЕТОДОВ | Основные положения | Серийная структура линий атомных спектров | Многоэлектронные системы с одним или несколькими валентными электронами | Влияние различных факторов на положение и интенсивность полос в электронном спектре | ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ | МЕТОДЫ АТОМНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ | Процессы возбуждения эмиссионного атомного спектра | Интенсивность излучения спектральных линий |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Особенности атомных спектров| Электронные спектры молекул

mybiblioteka.su - 2015-2020 год. (0.061 сек.)